太阳能路灯配置及工作原理

太阳能路灯配置及工作原理

太阳能路灯系统的工作原理：太阳能路灯利用太阳能电池的广生伏特效应原理，白天时太阳能电池吸收太阳能光子能量产生的电能通过控制器向蓄电池组充电，当夜幕降临时或灯具周围的光照程度较低时，蓄电池提供电力给直流灯负载。直流控制器能够在任何情况下，包括阳光充足或者是长期阴雨天气下，都能确保蓄电池不因为过充或过放而发生破坏，同时具备光控、声控、温度补偿、和防雷、反极性保护等功能。如图1。太阳能路灯由以下几部分组成：太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池、光源、灯杆以及灯具外壳等。

图一

太阳能电池板

太阳能电池板是太阳能路灯中的核心部分，也是太阳能路灯中运用价值最高的部分。它的作用是将太阳的辐射能转换为电能，或者是送到蓄电池内储存起来。在大多太阳光电池中较普遍且较实用的有单晶硅太阳能电池、多晶硅太能电池和非晶硅太阳能电池等三种。在太阳光充足日照良好的东西部地区，采用多晶硅太阳能电池为好，因为多晶硅太阳能电池生产工艺相对简单，并且价格比单晶硅太阳能电池低。而在阴雨天比较多、阳光相对不是太充足的南方地区，采用单晶硅太阳能电池为好，因为单晶硅太阳能电池性能参数比较稳定。非晶硅太阳能电池在室外阳光不足的情况下比较好，因为非晶硅太阳能电池对太阳光照条件要求比较低。另外第二代太阳电池的研制，即将取得突破性进展，其核心部件是一种可粘接的薄膜，即薄膜太阳能电池材料。

规格型号：功率90W，峰值电压24V，共6块。

技术要求：①尺寸为1200*560*35mm；②单晶硅的光电转换效率为13%～15%,多晶硅为11%～13%。③旁路二极管热试验; ④组件边框选用优质6063T5的型材，选用表面喷涂厚度≥12μm的防氧化膜，耐烟雾及紫外线，使用寿命长，保证在室外的环境下能正常的使用；⑤接线端子牢固，配有旁路二极管，避免热斑效应；⑥钢化玻璃厚3.2mm，透光率应在91%以上；⑦绝缘强度＞100MΩ；⑧优质密封硅胶；⑨组件在-40oC～85oC的温度范围内均可正常工作。

太阳能控制器

在太阳能灯具中，一个性能优良的充放电控制器是必不可少的。为了延长蓄电池的使用寿命，必须对它的充放电条件交易限制，来防止蓄电池过充电或者深度充电。

在温差较大的地方，合格的控制器应还具有温度补偿功能。同时太阳能控制器应建有路灯控制功能，包括光控和时控，并要具有夜间自动切控负载功能，以便于阴雨天延长路灯工作时间。

规格型号：24V/20A,SHCB-20A市电互补控制器。技术要求：①蓄电池反接保护；②太阳能电池反接保护；③负载过流及短路保护；④夜间防反充电保护；⑤过度保护；⑥智能充电。控制器必须经过高温高湿环境运行监测、低温环境监测、交变湿热试验、振动试验、老化试验、以保证产品质量，使用寿命5年。

蓄电池

由于太阳能光伏发电系统的输入能量非常不稳定，所以一般需要配置蓄电池系统才能工作。一般种类有铅酸蓄电池、Ni—cd蓄电池、Ni—H蓄电池。蓄电池容量的选择大多要遵循以下几个原则：首先在能满足夜晚照明的前提下，把白天太阳能电池组件的能量尽量存储下来，同时还要能够存储满足连续阴雨天夜晚照明所需要的电能量。蓄电池容量过小不能够满足夜晚照明的需要，而蓄电池过大，一方面蓄电池始终处在亏电状态，影响蓄电池寿命，同时也会造成浪费。蓄电池应与太阳能电池、用电负荷相匹配。可用一种简单方法来确定它们之间的关系。太阳能电池功率必须比负载功率高出4倍以上，系统才能正常工作。太阳能电池的电压要超过蓄电池的工作电压20～30％，才能保证给蓄电池正常负电。蓄电池容量必须比负载日耗量高6倍以上为好。

规格型号：太阳能专用电池。

技术要求：容量为150Ah/24V,共4只。采用优质蓄电池。在蓄电池的防护方面采用地埋式处理，减少温度对蓄电池的影响，蓄电池舱的低级预留排水孔要起到防水的作用。蓄电池要经过容量检测、自放电试验、温度适用范围试验等监测。采用浸水性试验和渗水性试验确保蓄电池舱不进水。

光源

太阳能路灯采用何种光源是太阳能灯具是否能正常使用的一个重要指标，一般太阳能灯具采用LED光源、低压节能灯、低压钠灯和无极灯。

规格型号：高效无极灯24V/40W*1只，24V/100W*2只。

技术要求: ①距地面12m，功率有减半功能；②环保节能，亮度好，使用寿命50000h以上，功率偏差在±3%；③需进行9项技术性能监测严格把关。

灯杆

灯杆的高度应该更具道路的宽度、灯具的间距和道路的照度标准确定。规格

型号:太阳能路灯光源距地面12m。

技术要求：采用优质钢材，下端口直径270mm，厚度4mm，整体采用热镀锌加喷塑的表面处理方式，镀锌层厚度应为85μm，喷塑层厚度在150～200μm之间。塑粉应为进口的优质户外型，附着力强，不变色，并且具有优良的防腐蚀特性。抗风等级12级，并确保灯杆寿命达到15年以上。

太阳能电池的工作原理如下：光是由光子组成的，而光子是含有一定能量的微粒，能量的大小由光的波长决定。光被晶体硅吸收后，在PN结中产生一对对的正、负电荷，由于在PN结区域的正、负电荷被分离，于是一个外电流场就产生了，电流从晶体硅片电池的底端经过负载流至电池的顶端。将一个负载连接在太阳能电池的上、下两表面间时，将有电流流过负载，于是太阳能电池就产生了电流。太阳能电池吸收的光子越多，产生的电流也就越大。光子的能量由波长决定，低于基能能量的光子不能产生自由电子，1个高于基能能量的光子将仅产生1个自由电子，多余的能量将使电池发热，伴随电能损失的影响将使太阳能电池的效率下降。

硅太阳能电池的种类：目前世界上有三种已经商品化的硅太阳能电池，即单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池。由于单晶硅太阳能电池所使用的单晶硅材料与半导体工业所使用的材料具有相同的品质，所以材料成本比较昂贵。多晶硅太阳能电池晶体方向的无规则性，意味着正、负电荷对并不能全部被PN结电场所分离，因为电荷对在晶体与晶体之间的边界上可能因晶体的不规则性而损失，所以多晶硅太阳能电池的效率一般要比单晶硅太阳能电池稍低。但多晶硅太阳能电池可用铸造的方法生产，所以它的成本比单晶硅太阳能电池要低。非晶硅太阳能电池属于薄膜电池，造价低廉，但光电转换效率比较低，稳定性也不如晶体硅太阳能电池，目前多用于弱光性电源，如手表，计算器等的电池。